專家簡介

梅云輝，天津工業(yè)大學(xué)科學(xué)技術(shù)研究院副院長，電氣工程學(xué)院教授，國家優(yōu)秀青年科學(xué)基金獲得者，天津市杰出青年基金獲得者。曾獲霍英東教育基金高等院校青年科技獎、中國電源學(xué)會技術(shù)發(fā)明一等獎、中國電工技術(shù)學(xué)會技術(shù)發(fā)明一等獎。主要研究方向?yàn)楣β拾雽?dǎo)體封裝、材料與可靠性研究等。

報(bào)告摘選

1）基于鋁銅復(fù)合箔的加工性能以及熱-機(jī)械性能，推薦采用10μm-AI/40μm-Cu復(fù)合箔。仿真結(jié)果顯示，復(fù)合箔厚度增加25μm，連接層剪切應(yīng)變增大15.4%；復(fù)合箔整體厚度不變，鋁層比例由20%增加為40%，連接層剪切應(yīng)變僅下降1.5%。綜合考慮加工性能、機(jī)械性能，10μm-AI/40μm-Cu為最佳尺寸結(jié)構(gòu)。

2）鋁/銅復(fù)合箔能夠降低鍵合點(diǎn)處的熱力，使其不再是鋁絲鍵合功率器件封裝可靠性的薄弱位置。仿真結(jié)果顯示，添加鋁銅復(fù)合箔，鋁絲承受的最大剪切應(yīng)變降低超過60%；功率循環(huán)老化失效分析顯示，鋁銅復(fù)合箔功率器件失效模式為復(fù)合箔與芯片之間連接層疲勞失效。

3）鋁絲鍵合功率器件可靠性提升4-5倍，且隨著復(fù)合箔厚度增加，提升效果減弱。功率循環(huán)測試結(jié)果顯示，功率循環(huán)采用10μm-AI/40μm-Cu復(fù)合箔，硅二極管和碳化硅二極管功率循環(huán)壽命分別提高至鋁絲直接鍵合的4.87倍和5.67倍；復(fù)合箔厚度增加25μm，老化壽命降低33.3%。

4）結(jié)合Suhir多層結(jié)構(gòu)熱應(yīng)力理論和經(jīng)典壽命預(yù)測模型，建立了適用于含有緩沖層的功率模塊的壽命預(yù)測模型，與Si FRD器件封裝老化壽命測試結(jié)果吻合良好。